图解射频PCB设计

分享到:

在电子产品和设备中,电路板是一个必不可缺少的部件,他是电路系统的电气和机械等的重要媒介。那么如何将电路中的元器件按照一定的要求,让其在PCB上排列组合起来,这是PCB设计师的主要任务之一。PCB的布局设计并不是简单的将元器件在PCB上排列起来,越是电路得以连通就行的。

一个真正良好的电路设计,必须要有合理的元器件布局,才能使电路系统在实体组合后达到稳定、可靠的进行工作。反之,如果元器件布局不合理,它将影响到电路板的工作性能,乃至不能工作。尤其是在广泛采用集成器件的今天,如果集成电路仍用接线板的方式进行安装,那么,不仅电路的体积庞大,而且无法稳定的进行工作。因此,在产品设计过程中,布局设计和电路设计前具有同样重要的地位。

RF, 射频, PCB, 电路设计

下面就射频PCB设计注意事项做个简单的介绍。

一、 布局注意事项

1.结构设计要求
在PCB布局之前需要弄清楚产品的结构。结构需要在PCB板上体现出来(结构与PCB接触部分,即腔壳位置及形状)。比如腔壳的外边厚度大小,中间隔腔的厚度大小,倒角半径大小和隔腔上的螺钉大小等等(换句话说,结构设计是根据完成后的PCB上所画的轮廓(结构部分)进行具体设计的(如果结构已批量开模具,就另当别论了))(螺钉类型有M2\M2.5\M3\M4等)。一般情况,外边腔厚度为4mm;内腔宽度为3mm(点胶工艺的为2mm);倒角半径2.5mm。以PCB板的左下角为原点,隔腔在PCB上的位置需在格点0.5的整数倍上,最少需要做到格点为0.1的整数倍上。这样有利于结构加工,误差控制比较精确。当然,这需要根据具体产品的类型来设计。如下图所示:(PCB设计完成后的结构轮廓图)

RF, 射频, PCB, 电路设计

2 布局要求
优先对射频链路进行布局,然后对其它电路进行布局。射频链路布局注意事项根据原理图的先后顺序(输入到输出,包括每个元件的先后位置和元件与元件之间的间距都有讲究的。有的元件与元件之间距离不宜过大,比如π网。)进行布局,布局成“一”字形或者“L”形。具体如下图所示

RF, 射频, PCB, 电路设计

在实际的射频链路布局中,因受产品的空间限制,不可能完全实现“一”字型布局,这就迫使我们将布局成“U”形。布局成U形并不是不可以,但需要在中间加隔腔将其左右进行隔离,做好屏蔽。至于为什么要做屏蔽我就不多讲了。如下图所示:
还有一种在横向也需要添加隔腔。即,用隔腔把一字形左右进行隔离。这主要是因为需要隔离部分非常敏感或易干扰其它电路;另外,还有一种可能就是一字形输入端到输出端这段电路的增益过大,也需要用隔腔将其分开(若增益过大,腔体太大,可能会引起自激)。 如下图所示:
芯片外围电路布局
射频器件外围电路布局严格参照datasheet上面的要求进行布局,受空间限制可以进行调整(保证工艺要求的情况下,尽可能靠近芯片放置);数字芯片外围电路布局就不多讲了。若结构有金属底板,PCB与底板接触面尽量不放元器件,避免在金属底板上面开槽。

RF, 射频, PCB, 电路设计

二、 布线注意事项

根据50欧姆阻抗线宽进行布线(一般都需要做隔层参考),尽量从焊盘中心出线,走线成直线,尽量走在表层。在需要拐弯的地方做成45度角或圆弧走线,推荐在电容或电阻两边的焊盘作为拐点。如果遇到器件走线匹配要求的,请严格按照datasheet上面的参考值长度及形状走线。比如,一个放大管与电容之间的走线长度(或电感之间的走线长度)要求等等。如下图所示

RF, 射频, PCB, 电路设计

在进行PCB设计时,为了使高频电路板的设计更合理,抗干扰性能更好,应从以下几方面考虑(通用做法):

1) 合理选择层数在PCB设计中对高频电路板布线时,利用中间内层平面作为电源和地线层,可以起到屏蔽的作用,有效降低寄生电感、缩短信号线长度、降低信号间的交叉干扰。
2) 走线方式走线必须按照45°角拐弯或圆弧拐弯,这样可以减小高频信号的发射和相互之间的耦合,及减小信号反射。
3) 走线长度走线长度越短越好,两根线并行距离越短越好。
4) 过孔数量过孔数量越多越好。
5) 层间布线方向层间布线方向应该取垂直方向,就是顶层为水平方向,底层为垂直方向,这样可以减小信号间的干扰。
6) 敷铜增加接地的敷铜可以减小信号间的干扰。
7) 包地对重要的信号线进行包地处理,可以显著提高该信号的抗干扰能力,当然还可以对干扰源进行包地处理,使其不能干扰其他信号。
8) 信号线信号走线不能环路,需要按照菊花链方式布线。

三、 接地处理

1) 射频链路接地射频部分采用多点接地方式进行接地处理。射频链路铺铜间隙一般20mil到40mil用的比较多。两边都需要打接地孔,且间距尽量保持一致。射频通路上对地电容电阻的接地焊盘,尽量就近打接地孔。器件上的接地焊盘都需要打接地过孔。如下图所示:

RF, 射频, PCB, 电路设计

RF, 射频, PCB, 电路设计

2) 腔壳接地孔

为了让腔壳与PCB板之间更好的接触。一般打两排接地孔且交错方式放置,如下图所示

RF, 射频, PCB, 电路设计

PCB与隔腔接触位置需要开窗,如下图所示:

RF, 射频, PCB, 电路设计

PCB底层接地铜皮与底板接触的地方都需要开窗处理(该层信号线不允许开窗),使其更好的接触。如下图所示(PCB板的上半部分与底座接触):

RF, 射频, PCB, 电路设计

3) 螺钉放置(需要了解结构知识)
为了使PCB与底座和腔壳之间有更紧密的接触(更好的屏蔽和散热),需要在PCB板上放置螺钉孔位置。PCB与腔壳之间螺钉放置方法:隔腔每个交叉的地方放置一个螺钉。在实际设计中,实现比较难,可以根据模块电路功能进行适当调整。但不管怎样,腔壳四个角上必须都有螺钉。如下图所示

RF, 射频, PCB, 电路设计

RF, 射频, PCB, 电路设计

RF, 射频, PCB, 电路设计

PCB与底座之间的螺钉放置方法:腔壳中的每个小腔内都需要有螺钉,视腔大小而定螺钉数量(腔越大,放置的螺钉就多)。一般原则是在腔的对角上放置螺钉。SMA头或其他连接器旁边必须放置螺钉。在SMA头或连接器在插拔过程中不致PCB板变形。

以上就是对PCB设计的简单介绍,希望对大家有所帮助

继续阅读
加强先进芯片制造:散射检测仪与CD-SEM的结合为关键

随着芯片制造工艺的不断迭代更新,对于芯片检测技术的要求也日益提高。在传统的制程检测方法中,传送带承载芯片逐一通过光学显微镜、SEM(扫描电子显微镜)等仪器进行检测,但这种方式存在检测精度低、追溯性差等问题。为此,散射检测仪和CD-SEM结合应运而生,成为目前先进芯片制造过程中的重要检测手段之一。本文将介绍散射检测仪和CD-SEM结合的原理、优势及应用情况,探讨其在先进芯片制造方面的重要作用。

浅谈射频环行器

对于射频工程师来说,射频环行器是有很多应用的,在整个电路设计过程中能够起到很大的作用。它是将进入其任一端口的入射波,按照由静偏磁场确定的方向顺序传入下一个端口的多端口器件,又叫射频隔离器。射频或微波环行器或隔离器是通常具有三个,有时是四个端口的设备,它们用于射频系统设计,需要将电源从一个端口传输到另一个端口,同时将电源与另一个端口隔离。

还在为射频电路设计犯愁吗?看这一篇就够了

电路设计是非常复杂的一门学科,可以说是学无止境,几乎没有一个人说自己精通所有的电路设计,即使是最自信的设计人员,对于射频电路也往往望而却步,因为它会带来巨大的设计挑战,并且需要专业的设计和分析工具。今天我们就带大家一起看看在射频 PCB 设计中的一些技巧,帮助你事半功倍。

车际互联,出行多元

智能汽车是目前科技领域的热门话题,与传统汽车相比,它不仅在驾乘体验上提供更加舒适、安全和高效的服务,还可以实现与其他车辆、基础设施和云端等设备的互联互通,构建一个智慧出行的生态系统。因此,汽车行业正在经历前所未有的变革,被称为“新四化”,即电气化、网联化、智能化和共享化。其中,网联化是这场变革的基础和核心,指的是汽车通过各种通信技术与车内设备、车际设备和云端设备进行车联网,实现数据交换、信息共享和服务协同。

CAN报文自定义协议转发操作原理与步骤

在CAN总线通信的应用领域中,很多客户需要将CANID放在CAN报文中,这样更方便接入不同的设备,有利于用户通过模块更方便地组建自己的网络,使用自定的应用协议。但是要实现这样的应用,用户往往需要不停地去修改参数。